A pesquisa lança luz sobre os mecanismos moleculares que permitem às bactérias competir e estabelecer simbiose

Dois fatores que controlam a expressão de um gene-chave exigido pelas bactérias luminescentes para matar células bacterianas concorrentes foram identificados. A descoberta, por pesquisadores da Penn State, lança luz sobre os mecanismos moleculares que permitem diferentes cepas de bactérias para competir e estabelecer simbiose na lula bobtail havaiana. Consequentemente, o estudo, que aparece online no Journal of Bacteriology , adiciona à nossa compreensão de como a composição do microbioma de um hospedeiro é determinada, e pode ser aplicável a microbiomas mais complexos em humanos.

p Estamos tentando entender como as bactérias interagem umas com as outras no contexto de uma simbiose animal-micróbio. Com muitas dessas simbioses, a superfície do tecido hospedeiro torna-se um ecossistema onde as células de diferentes espécies e cepas de bactérias interagem e competem por recursos. Sabíamos que algumas dessas cepas bacterianas têm a capacidade de atacar e matar outras cepas, mas não sabíamos como esse mecanismo é regulado geneticamente. "

Tim Miyashiro, professor assistente de bioquímica e biologia molecular na Penn State e líder da equipe de pesquisa

p Quando uma lula bobtail havaiana eclode, bactérias bioluminescentes no ambiente circundante começam a colonizar pequenos recessos chamados criptas no órgão de luz da lula. A bactéria encontra abrigo e um ambiente rico em nutrientes dentro das criptas, onde eles produzem um brilho azul que os pesquisadores acreditam que ajuda a obscurecer as lulas noturnas dos predadores abaixo. Algumas cepas desta bactéria, Vibrio fischeri, empregam um mecanismo semelhante a uma agulha conhecido como sistema de secreção tipo VI (T6SS) para injetar toxinas e matar células bacterianas próximas. As cepas que usam T6SS matam as cepas bacterianas suscetíveis em uma cripta, enquanto aqueles sem T6SS podem coabitar com outras cepas.

p "O sistema tipo VI é encontrado em muitas bactérias diferentes, "disse Kirsten R. Guckes, pesquisador de pós-doutorado na Penn State e primeiro autor do artigo. "Originalmente, pensava-se que contribuía principalmente para a virulência de bactérias patogênicas. Por exemplo, Vibrio cholerae, a bactéria que causa cólera, usa. Mas, agora sabemos que bactérias benéficas, como V. fischeri, também use T6SS para matar outras bactérias. Como o T6SS é considerado energeticamente caro para a produção de bactérias, e fazer isso pode interferir na capacidade da bactéria de se desenvolver e produzir bioluminescência, entender como os componentes do sistema são regulados nos ajudará a explicar a relação hospedeiro-simbionte e os fatores que contribuem para o estabelecimento da simbiose. "

p Um componente estrutural chave do T6SS é o Hcp, codificado por dois genes funcionalmente redundantes. A equipe de pesquisa mostrou que a expressão de Hcp é dependente de dois fatores:o fator sigma alternativo σ54 e a proteína de ligação do potenciador bacteriano VasH. Adicionalmente, eles mostraram que o VasH, que é necessário para a bactéria matar outras células, regula a expressão de Hcp dentro do hospedeiro, sugerindo que a expressão de T6SS é regulada durante a simbiose.

p "O conhecimento de que o ambiente do hospedeiro pode estimular o sistema tipo VI sugere que o sistema foi integrado ao programa de desenvolvimento que as bactérias usam quando iniciam a simbiose com a lula, "disse Miyashiro." Então, parece que o sistema é importante para o estabelecimento da simbiose, se outras bactérias competidoras estão presentes ou não. Adicionalmente, podemos aplicar o que estamos aprendendo nessa relação relativamente simples de hospedeiro-simbionte a microbiomas mais complexos, como os encontrados no intestino humano e em nossa pele. "

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